GUÍA DOCENTE DE TECNOLOGÍA DE DISPOSITIVOS

Transcripción

1 GUÍA DOCENTE DE TECNOLOGÍA DE DISPOSITIVOS La presente guía docente corresponde a la asignatura Tecnología de Dispositivos (TECDIS), aprobada para el curso lectivo en Junta de Centro y publicada en su versión definitiva en la página web de la Escuela Politécnica Superior. Esta guía docente de TECDIS aprobada y publicada antes del periodo de matrícula tiene el carácter de contrato con el estudiante. 1 de 12

2 E Asignatura: Tecnología de dispositivos 1. ASIGNATURA Tecnología de dispositivos 1.1. Código del Grado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación 1.2. Materia Tecnología de Dispositivos 1.3. Tipo Formación básica 1.4. Nivel Grado 1.5. Curso 1º 1.6. Semestre 2º 1.7. Número de créditos 6 créditos ECTS 1.8. Requisitos previos Es muy recomendable haber cursado las asignaturas de Física General, Álgebra Lineal y Análisis Matemático I. 2 de 12

3 1.9. Requisitos mínimos de asistencia a las sesiones presenciales Se plantean dos métodos de evaluación, uno de evaluación CONTINUA y otro de evaluación NO CONTINUA. Por defecto, se supone que todos los estudiantes, por el hecho de estar matriculados en la asignatura, optan por un método de evaluación CONTINUA. La aplicación de la evaluación CONTINUA está muy relacionada con la asistencia a clase. La norma a seguir en cada caso es la siguiente: EVALUACION CONTINUA y NO CONTINUA PARA CONTENIDOS TEÓRICOS. En ambas modalidades la asistencia a clase de teoría no es obligatoria, pero sí fuertemente recomendable. MUY IMPORTANTE Sin necesidad de avisar previamente, en las clases se pueden realizar pruebas que sirvan para la evaluación continua. La ausencia a estas sesiones implica la no realización de la citada prueba y la consecuente calificación con cero puntos en la actividad. Los detalles acerca de la normativa de evaluación para cada una de las dos modalidades se recogen en el epígrafe 2.2 de esta guía Datos del equipo docente Profesor de teoría: Manuel Cervera Departamento de Física Aplicada Centro: Facultad de Ciencias (edificio principal) Despacho: Módulo 12, Despacho 502-III Teléfono: Correo electrónico: manuel.cervera@uam.es Página web: Horario de atención al alumnado: Mediante cita previa por correo electrónico. 3 de 12

4 1.11. Objetivos del curso En este curso se aprenden los fundamentos físicos de materiales semiconductores y dispositivos. Se estudian y analizan los conceptos básicos relacionados con la estructura de los dispositivos actuales, tecnología de fabricación, características y modelos de circuito. A partir de estos se pretende que el alumno: - Conozca las bases físicas del funcionamiento de los dispositivos electrónicos, - Conozca y sea capaz de extraer de sus características los modelos básicos de circuito que los describen y sus limitaciones, - Adquiera las ideas fundamentales de los procesos de fabricación de los dispositivos electrónicos más utilizados, y - Pueda predecir el funcionamiento cualitativo de cualquier estructura de capas de materiales semiconductores. Las competencias que se pretenden adquirir con esta asignatura son: Básicas: Comprensión y dominio de los principios físicos y tecnología de materiales semiconductores, dispositivos electrónicos y fotónicos, familias lógicas y su aplicación al diseño de circuitos y resolución de problemas propios de la ingeniería. Más específicamente se pretende que el alumno sea capaz de: - Conocer el modelo clásico de electrones libres y la teoría de bandas. - Entender las diferencias entre los distintos materiales en lo que se refiere a sus propiedades conductoras. - Conocer la forma de conducción de los semiconductores intrínsecos y extrínsecos. - Conocer los procesos de fabricación de dispositivos y limitaciones que establecen en sus características - Comprender el comportamiento de las uniones P-N (diodo) y los transistores bipolares P-N-P o N-P-N. - Comprender el funcionamiento básico de los transistores de efecto campo. - Comprender las características y limitaciones de los distintos tipos de familias lógicas. - Comprender el funcionamiento básico de los componentes optoelectrónicos y su integración en sistemas de comunicaciones ópticas. Comunes: - Capacidad de utilizar los distintos componentes para el diseño de sistemas electrónicos y de potencia, aprovechamiento de fuentes de energía y en especial la solar fotovoltaica. - Capacidad de conocer y seleccionar los componentes adecuados para cada tipo de aplicaciones. Específicas: - Capacidad de utilizar las hojas de datos de los fabricantes de componentes para introducir en el diseño de un sistema electrónico y/o de comunicaciones. 4 de 12

5 1.12. Contenidos del programa Tema 1: Tema 2: Tema 3: Introducción: el papel de los dispositivos semiconductores en las telecomunicaciones (un ejemplo) Fundamentos de los materiales semiconductores (estructura sólidos, enlaces, bandas de energía, interacción semiconductor y energía, semiconductores empleados, dopado de semiconductores). Semiconductores cristalinos, policristalinos y amorfos. Crecimiento cristalino. Semiconductores en equilibrio (electrones y huecos, concentración de portadores, nivel de Fermi ). Fenómenos de transporte en semiconductores. Ecuación de continuidad. Transporte de carga en semiconductores: corrientes difusión y arrastre, procesos de generación, recombinación, inyección). Tema 4: Unión PN (introducción, descripción cualitativa). Características I- V. Capacidad de la unión. Modelos para circuitos. Conmutación. Diodos especiales: Schottky, diodos Zéner, Tema 5: Tema 6: Tecnología planar: crecimiento epitaxial, oxidación y depósito de aislantes, dopaje (difusión e implantación). Fotolitografía y grabado. Transistores bipolares de unión: introducción, estructura, tipos, descripción funcionamiento). Secuencia de fabricación. Tema 7: Transistores bipolares de unión: funcionamiento, curvas características, circuito equivalentes para pequeña y gran señal,...). Conmutación. Familias lógicas bipolares. Tema 8: Tema 9: Transistores de efecto campo (JFET, MESFET, HJFET...). Modelos de circuitos. Aplicaciones de alta frecuencia/microondas. Estructuras MIS, condensador MOS (introducción, zonas de funcionamiento). 5 de 12

6 Tema 10: Tema 11: Tema 12: Tema 13: Tema 14: Transistores de efecto campo (conceptos básicos en el uso de transistores, estructura MOSFET, tipos MOSFET). Fabricación. Transistores MOSFET, curvas características y modelos para circuito. El transistor MOS como interruptor. Familias lógicas MOS. CMOS. Dispositivos de potencia. Panorámica de materiales. Encapsulado. Disipación. Propiedades ópticas de semiconductores. Fotodetectores (PIN y APD). Células solares. Dispositivos de captura de imagen: CCD s. Bandas de energía y materiales. Recombinación radiativa y no radiativa. Diodos emisores de luz (LED s). Láseres semiconductores Referencias de consulta Bibliografía principal y secundarias asociadas al temario propuesto: TEMAS 1, 2 y 3: - Fundamentos de semiconductores. Robert F. Pierret. Ed. Addisson Wesley Iberoamericana. - Introducción a la Física de Semiconductores. R.B. Adler, A.C. Smith y R.L. Longini. Ed. Reverté. - Electrónica Integrada. J. Millman y Ch.C. Halkias. Ed. Hispano Europea. TEMA 4: - Electrónica Integrada. J. Millman y Ch.C. Halkias. Ed. Hispano Europea. - El diodo de unión PN. G.W. Neudeck. Ed. Addison Wesley. - Electrónica Física y modelos de circuitos de transistores. P.E. Gray, D. De Witt, A.R. Boothroyd y J.F. Gibbons. Ed. Reverté. TEMA5: - Diseño y tecnología de circuitos integrados. M.J. Morant. Ed. Addison Wesley. 6 de 12

7 - Electrónica Integrada. J. Millman y Ch.C. Halkias. Ed. Hispano Europea. TEMAS 6 y 7: - Electrónica Integrada. J. Millman y Ch.C. Halkias. Ed. Hispano Europea. - Microelectrónica. J. Millman y A. Grabel. Ed. Hispano Europea. - Electrónica Física y modelos de circuitos de transistores. P.E. Gray, D. De Witt, A.R. Boothroyd y J.F. Gibbons. Ed. Reverté. - El transistor bipolar de unión. G.W. Neudeck. Ed. Addison Wesley TEMAS 8, 9, 10 y 11: - Microelectrónica. J. Millman y A. Grabel. Ed. Hispano Europea. TEMA 12: - Physics of Semiconductor Devices. S.M. Sze. Ed. John Wiley&Sons - TEMAS 13 y 14: - Sistemas y Redes Ópticas de Comunicaciones. J.A. Martín Pereda. Ed. Pearson. Páginas web de interés general: de 12

8 2. MÉTODOS DOCENTES La metodología utilizada en el desarrollo de la actividad docente incluye los siguientes tipos de actividades: *Clases de teoría: Actividad del profesor Clases expositivas simultaneadas con la realización de ejercicios. Se utilizará la pizarra, combinada con presentaciones en formato electrónico y/o transparencias. Actividad del estudiante: Actividad presencial: Toma de apuntes, participar activamente en clase respondiendo a las cuestiones planteadas. Resolución de los ejercicios propuestos durante el desarrollo de las clases. Actividad no presencial: Preparación de apuntes, estudio de la materia y seguimiento de las actividades y consultas de bibliografía de la asignatura sugeridas en la página del profesor. *Clases de problemas en aula: Actividad del profesor Primera parte expositiva, una segunda parte de supervisión y asesoramiento en la resolución de los problemas por parte del alumno y una parte final de análisis del resultado y generalización a otros tipos de problemas. Se utiliza básicamente la pizarra con proyecciones en formato electrónico y/o transparencias para las figuras. Actividad del estudiante: Actividad presencial: Participación activa en la resolución de los problemas y en el análisis de los resultados. Actividad no presencial: Realización de otros problemas, planteados a través de la página del profesor y no resueltos en clase y estudio de los planteados en las mismas. *Tutorías en aula: Actividad del profesor: Tutorización a toda la clase o en grupos de alumnos reducidos (8-10) con el objetivo de resolver dudas comunes plantadas por los alumnos a nivel individual o en grupo, surgidas a partir de cuestiones/ejercicios/problemas señalados en clase para tal fin y orientarlos en la realización de los mismos. 8 de 12

9 Actividad del estudiante: Actividad presencial: Planteamiento de dudas individuales o en grupo y enfoque de posibles soluciones a las tareas planteadas. Actividad no presencial: Estudio de las tareas marcadas y debate de las soluciones planteadas en el seno del grupo Tiempo de trabajo del estudiante Nº de horas Presencial Clases teóricas (4h x14 semanas) 56 h Realización de prueba escrita (ordinaria) 2 h Realización de prueba escrita (extraordinaria) 2 h Tutorías 4 h No presencial Estudio semanal regulado (4 horas x 14 semanas) 56 h Preparación del examen (ordinario) 12 h Preparación del examen (extraordinario) 18 h 150 h 2.2. Métodos de evaluación y porcentaje en la calificación final 1. Para los estudiantes que opten por el método de evaluación CONTINUA, sus calificaciones se obtendrán de la siguiente forma: a. La nota correspondiente será la que resulte de: La calificación de la prueba final PF (50%). La calificación de las notas parciales (30%). Calificación de problemas y ejercicios de clase (20%) La prueba final consistirá en una prueba escrita, cuyo contenido abarca a todos los objetivos que deben ser alcanzados por los estudiantes durante el curso. La calificación de las notas parciales, podrá obtenerse por medio de pruebas escritas, entrega de actividades o problemas o de un conjunto de estos elementos. Estas pruebas o actividades se centrarán preferentemente en los objetivos que deben ser alcanzados por los estudiantes en periodos parciales del curso. Las pruebas escritas, podrán incluir tanto cuestiones teóricas como resolución de problemas. Excepcionalmente, aquellos alumnos que hayan participado en todas las pruebas parciales y, al menos, en 2/3 del resto de las actividades 9 de 12

10 presenciales, la ponderación de las pruebas parciales será del 80% pudiendo obtener la calificación final por curso. Para poder ser calificado en cada una de las pruebas parciales, el estudiante deberá participar como mínimo en 2/3 de todas las actividades propuestas en la asignatura (ejercicios, test, trabajos, etc ) para dicha prueba. La no calificación en una de las pruebas parciales, supone la exclusión del método de evaluación CONTINUA. Teniendo en consideración las 4 notas independientes en las que se basa la evaluación continua (Problemas, P1, P2, P3, P4 y PF), el número mínimo de pruebas a las que el estudiante se ha de presentar para recibir una calificación numérica en actas es de tres. Por debajo de este mínimo, el estudiante recibirá la calificación "No evaluado". 2. Para los estudiantes que opten por la modalidad de evaluación NO CONTINUA, sus calificaciones se obtendrán de la siguiente forma: a. La nota correspondiente a la parte de Teoría es la que resulta de: La calificación de la prueba final (100%). La prueba final consistirá en una prueba escrita, cuyo contenido abarcará todos los objetivos que deben alcanzar los estudiantes en el curso completo. Esta prueba podrá incluir tanto cuestiones teóricas como resolución de problemas. 10 de 12

11 2.3. Cronograma Semana 1ª Actividades Presenciales Presentación de la asignatura. Tema 1: Introducción Tema 2: Fundamentos de semiconductores Actividades No Presenciales Lecturas recomendadas en los temas T.1 y T.2. 2ª Tema 3: Fenómenos de transporte en semiconductores. Estudio del material propuesto en el T.3 Resolución de ejercicios del T.3. 3ª Tema 4: Unión PN y diodos especiales. Estudio del material propuesto sobre el T.4. Resolución de problemas del T.4. Tema 4: Unión PN y diodos especiales 4ª. 4ª Tutorías de los temas 1 a 4. Estudio del material propuesto sobre el T.4. Resolución de problemas del T.4. 5ª Tema 5: Tecnología planar Tema 6: Funcionamiento básico de los transistores bipolares de unión. Lecturas recomendadas del T.5. Estudio del material propuesto sobre el T.6. Resolución de problemas propuestos sobre el T.6. 6ª Tema 6: Funcionamiento básico de los transistores bipolares de unión. Tema 7: Características y modelos de los transistores bipolares de unión. Familias lógicas bipolares. Estudio del material propuesto sobre el T.7. Resolución de problemas sobre el T6 y T.7. 7ª Tema 7: Características y modelos de los transistores bipolares de unión. Familias lógicas bipolares. Estudio del material propuesto sobre el T.7. Resolución de problemas del T.7. 7ª Tutorías de los temas 6 a 7. 8ª Tema 8: Transistores de efecto campo. Dispositivos para alta frecuencia. Resolución de problemas del T.8. Estudio del material propuesto sobre el T de 12

12 Semana Actividades Presenciales Actividades No Presenciales 9ª Tema 9: Estructuras MOS Tema 10: Funcionamiento básico de los transistores MOS Estudio del material propuesto sobre el T.9. Resolución de problemas del T.9. Estudio del material propuesto sobre el T.10 10ª Tema 10: Funcionamiento básico de los transistores MOS Tema 11: Característica y modelos de transistores MOS. Familias lógicas MOS. Estudio del material propuesto sobre el T.10. Resolución de problemas del T.10. Estudio del material propuesto sobre el T ª Tutorías de los temas 10 a 11 11ª Tema 11: Característica y modelos de transistores MOS. Familias lógicas MOS. Resolución de problemas del T.11. Estudio del material propuesto sobre el T ª Tema 12: Dispositivos de potencia Resolución de problemas del T.12. Estudio del material propuesto sobre el T.12 13ª Tema 13: Propiedades ópticas de semiconductores. Fotodetectores y células solares. Resolución de problemas del T.13. Estudio del material propuesto sobre el T.13 14ª Tema 14: Diodos emisores de luz y láseres Estudio del material propuesto sobre el T.14. Resolución de problemas del T.14. xx/05/2013 Examen Final Ordinario Preparación del Examen final. xx/06/2013 Examen Final Extraordinario Preparación del Examen final. 12 de 12